Волновые свойства материальных частиц

Двойственная природа света. Впервые двойственная корпускулярно-волновая природа была установлена для света. В первой половине прошлого века в ре ]ультате изучения явлений интерференции и дифракции света было экспериментально доказано, что свет представляет собой электромагнитные волны. Возникновение в определенных условиях явлений интерференции и дифракции - характерная особенность любого волнового процесса. Однако в XX в. стали известны многочисленные явления, свидетельствующие о том, что свет представляет собой поток материальных частиц. На основе представлений Планка о передаче лучистой энергии квантами Эйнштейн предложил гипотезу о световых квантах, названных фотонами. Корпускулярные свойства света особенно отчетливо проявляются в явлении фотоэффекта. [c.18]

В квантовой механике принято считать, что все микрообъекты имеют двойственную природу — они могут проявлять себя как частицы и как волны, т. е. могут обладать одновременно корпускулярными и волновыми свойствами. Впервые двойственная природа была установлена для света, а затем было доказано, что она присуща всем материальным микрочастицам. [c.218]

Решение. Луи де Бройль пришел к выводу, что двойственная природа характерна не только для фотонов и что каждая микрочастица, имеющая массу покоя (электрон, протон, нейтрон, а-части-ца и т. д.), обладает также и волновыми свойствами. Длина волны X, возникающая при движении материальной частицы, зависит от ее массы покоя т, скорости и и определяется уравнением [c.18]

Волновые свойства электронов, а вместе с ними идея де Бройля нашли экспериментальное подтверждение в опытах по рассеянию и дифракции электронов, проведенных в 1927 г. в США, Великобритании и СССР. В Советском Союзе блестящие опыты по дифракции электронов были проведены в Ленинградском политехническом институте проф. П. С. Тартаковским. Впоследствии опытным путем была обнаружена дифракция нейтронов, протонов, атомов гелия, молекул водорода и других микрообъектов. В настоящее время волновые свойства материальных частиц широко применяются в методах исследования строения вещества — электронографии, нейтронографии и др. [c.37]

ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛЬНЫХ ЧАСТИЦ [c.16]

В 1924 г Луи де Бройль распространил идею о двойственности природы света на вещество, предположив, что поток материальных частиц должен обладать и волновыми свойствами, однозначно связанными с массой и энергией. Иными словами, движение частицы было сопоставлено с распространением волны. При этом [c.46]

Итак, движение материальной частицы можно описывать фазовыми волнами и упомянутые выше волновые свойства этой частицы можно описывать волновыми свойствами фазовых волн. [c.42]

Глава вторая ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛЬНЫХ ЧАСТИЦ [c.22]

СОСТОЯНИИ, наоборот, атомы отталкиваются. Причина двух состояний заключается опять-таки в неоднократно указанной в этой книге двойственности корпускулярных и волновых свойств материальных частиц ( 30). Между атомами происходит такое же взаимодействие колебаний, как между двумя связанными между собой маятниками в последнем случае также возможны два результирующих колебания, которые легко рассчитать обычными приемами классической механики, [c.318]

Это важное соотношение указывает на то, что волны обладают определенным импульсом (тс имеет размерность импульса). Соответственно частицы с массой т и произвольной скоростью v должны проявлять волновые свойства ( материальные волны , фазовые волны ) [c.19]

В 1924 г. молодой французский физик Луи де Бройль выдвинул встречную гипотезу не только излучение обладает корпускулярными свойствами, но и материальные частицы обладают волновыми. Из теории колебаний известно, что колебания струны устойчивы во времени только тогда, когда на ее длине укладывается целое число полуволн, т. е. когда образуется стоячая волна. Де Бройль экстраполировал представления о стоячих волнах на боровскую модель атома, предположив, что электрон-волна может устойчиво существовать на орбите только в том случае, если длина его орбиты 2пг равна целочисленному кратному п от длины волны X 2пг = = пк. Совместное рассмотрение этого уравнения с первым постулатом Бора (4) приводит к формуле де Бройля для длины волны [c.77]

Итак, движение материальной частицы можно описывать распространением ее фазовых волн и упомянутые выше волновые свойства этой частицы можно описывать волновыми свойствами ее фазовых волн (или приписывать их этим волнам). [c.64]

Одним из общих свойств материи является ее двойственность. Частицы материи обладают одновременно и корпускулярными, и волновыми свойствами. Соотношение волна — частица таково, что с уменьшением массы частицы ее волновые свойства все более усиливаются, а корпускулярные — ослабевают. Когда же частица становится соизмеримой с атомом, наблюдаются типичные волновые явления. Одновременно оказывается невозможным описание движения и взаимодействия микрочастиц-волн законами движения тел с большой массой. Первый шаг в направлении создания волновой, нли квантовой механики, законы которой объединяют и волновые, и корпускулярные свойства частиц, сделан де Бройлем (1924). Де Бройль высказал гипотезу, что с каждой материальной частицей связан некоторый периодический процесс. Если частица движется, то этот процесс представляется в виде распространяющейся волны, которую называют волной де Бройля, или фазовой волной. Скорость частицы у связана с длиной волны К соотношением де Бройля [c.8]

Наличие у материальных частиц волновых свойств было подтверждено экспериментально. В 1927 г. американские физики Дэвиссон и Джермер и англичанин Томсон с помощью пучка электронов получили дифракционную картину, подобную той, что была известна с 1912 г. для рентгеновских лучей. Позднее появились экспериментальные доказательства наличия волновых свойств у таких материальных объектов, как протон, нейтрон, атом гелия, молекула водорода. Таким образом, было доказано, что описание поведения микрообъектов должно обязательно учитывать их волновые свойства. [c.162]

Длину волны такой частицы часто называют длиной волны де Бройля. Для любой частицы с массой т и известной скоростью длину волны де Бройля можно рассчитать. Например, для электрона с энергией около 1,6- 10" эрг, а это довольно низкая энергия, длина волны де Бройля будет порядка 1,2 А. Эта величина примерно соответствует параметрам кристаллических решеток. Используя близость значений кристаллических параметров и длины волны де Бройля для электрона с энергией около 1,6-10 эрг, Дэвиссон и Джермер показали, что электрон и в действительности имеет волновой характер. Применяя кристалл никеля как дифракционную решетку, они получили дифракционную картину, которую можно было легко объяснить с помощью волнового движения электрона. Если об истинности корпускулярного характера электрона может возникнуть вопрос, то волновые свойства были обнаружены для таких бесспорно материальных частиц, как нейтрон и атом гелия. [c.41]

При квантовомеханическом рассмотрении частица наделяется помимо корпускулярных волновыми свойствами (де Бройль, 1924). Согласно принципу де Бройля движение свободной материальной частицы, обладающей импульсом р, связано с распространением монохроматического колебания с длиной волны [c.147]

Луи де Бройль в 1924 г. [1 ] предположил, что дуализм следует отнести не только к излучению, но и к любым материальным частицам, и ввел представление о волнах материи. Признание дуализма свойств излучения было серьезной проблемой, но далеко не такой трудной, как признание существования волн материи. Наши знания об излучении —это только косвенные знания, а с материальными частицами мы сталкиваемся непосредственно, и их свойства нам более знакомы. Например, камень —это частица , и мы абсолютно уверены в том, что он таковой и останется. Однако если бы камень имел волновые свойства, он должен был бы проявлять признаки волнового движения. Это значит, что если следовать общепринятым идеям о волновом движении, то камень должен распространяться в пространстве. Безусловно, такой классический подход к проблеме несовершенен. [c.37]

Конечно, простое предположение о наличии у материальной частицы волновых свойств само по себе было бы бессодержательно. Прежде чем принять такую радикально измененную точку зрения, необходимо экспериментальное подтверждение высказанного положения. Мы уже видели, что существует связь между волновым и корпускулярным характером фотона в выражении для его энергии [c.37]

В 1924 г. де Бройль дал основы волновой механики. Им была высказана мысль, что любая движущаяся материальная частица массы т обладает волновыми свойствами. Ее движение можно представить в виде распространяющейся со скоростью и волны длины X [c.48]

Электрон, как и всякая материальная частица, обладает двойственной, корпускулярно-волновой природой. Электрону присущи свойства как частицы (наличие заряда и массы покоя), так и волновые свойства (дифракция электронов). [c.31]

Свойства света нельзя исчерпывающе описать на основании аналогии лишь с обычными волнами или лишь с обычными частицами. Установлено, что для понимания одних явлений более удобно считать свет волновым движением, тогда как при рассмотрении других явлений предпочтительнее считать свет состоящим из фотонов (разд. 3.11 и 3.12). Эта корпускулярно-волновая двойственность присуща также материи. Электроны, протоны, нейтроны и другие материальные частицы, как установлено, обладают некоторыми свойствами, которые ученые обычно связывают с волновым движением. Так, лучок электронов или пучок яейтронов может быть дифрагирован точно так же, как и пучок рентгеновских лучей. На дифракции электронов и нейтронов основаны важные методы изучения структуры кристаллов и молекул газов. Длина волны электрона, нейтрона или какой-либо другой частицы зависит от ее массы покоя и скорости, с которой она перемещается. Длина волны частицы определяется уравнением де Бройля Я,= /1/тг), где к — длина волны частицы, к — постоянная Планка, т — масса и у — скорость (разд. 3.11). [c.586]

Как оказалось, аналогичное положение справедливо не только для света, но и для материальных частиц, и в частности для электронов, которые наряду с корпускулярными обнаруживают также и волновые свойства. Это подтверждает следующий опыт (рис. 2.8). [c.18]

Отмеченные обстоятельства требуют более глубокого, чем ранее, ознакомления студентов-химикрв с вопросами строения вещества на первом курсе вузов. С этой целью написана данная книга. В ней изложены современные представления о строении атомов, молекул, кристаллов и природе химической связи рассмотрены некоторые методы исследования структуры. При изложении методов структурного исследования основное внимание уделено газовой электронографии. Это сделано по двум причинам. Во-первых, электронография, использующая дифракцию электронов, на наш взгляд, является наиболее яркой иллюстрацией представления о волновых свойствах материальных частиц, лежащего в основе квантовой механики. Во-вторых, [c.3]

Понимание поведения электрона в атоме стало возможным лишь благодаря открытию волновых свойств электрона и других материальных частиц и разработке квантовой механики, называемой иначе волновой механикой. Дэвиссоном и Джер-мером (1925) было открыто явление дифракции электронов при отражении медленных электронов, прошедших ускоряющую разность потенциалов 100—200 V от поверхности кристалла никеля. При прохонсдении пучка быстрых электронов (-N 50 kV) через очень тонкую фольгу металла также наблюдается явление дифракции (рис. 6), которое объясняется волновыми свойствами электронов. Оказалось, что изменение скорости электронов v приводит к изменению длины волны X в соответствии с формулой, предложенной де Бройлем (1924), предвидевшим волновые свойства материальных частиц еще до открытия явления дифракции электронов [c.11]

В доквантовой, классической физике частицы и волны рассматривались совершенно изолированно. Каждому из этих объектов приписывались свои специфические свойства и характеризующие их величины, например ограниченная протяженность в пространстве, масса, скорость и энергия—для частиц (корпускул), длина волны, частота и амплитуда колебания — для волн. Однако опытные данные показали, что частицам вещества присущи не только корпускулярные, но и волновые свойства, пренебрегать которыми для микрочастиц никак нельзя. На базе полученных сведений и была создана квантовая механика. Связь корпускулярных и волновых свойств любого материального объекта выражается уравнениями Планка [c.8]

Теперь дифракция электронов широко используется для изучения структуры вещества (см. стр. 123—129) установка, в которой наблюдается это явление, — электронограф — стала обычным прибо ром в физико-химических лабораториях. Для структурных исследова ний применяется также дифракция нейтронов. Была г зучена дифрак ция атомов гелия, молекул водорода и других частиц. Таким образом двойственная корпускулярно-волновая природа материальных час тиц является надежно установленным экспериментальным фактом Если бы мы с помощью (1.40) вычислили значения К для различных объ ектов, то обнаружили бы, что для макрообъектов они исчезающе малы Так,, для частицы с массой 1 г, движущейся со скоростью 1 см/с к = 6,6- 10"2 см. Это означает, что волновые свойства макрообъектов ни в чем не проявляются если длина волны значительно меньше раз меров атома (10" см), то невозможно построить дифракционную ре шетку или какое-либо другое приспособление, позволяющее обнару жить волновую природу частицы. Иное дело — микрочастицы. Так движение электрона, ускоренного потенциалом в 1 В (у=5,93х ХЮ см/с), связано с X = 1,23-10" см. [c.25]

Конечно, простое предположение о наличии у материальной частицы волновых свойств само по себе было бы бессодержательно. Прежде чем принять такую радикально измененную точку зрения, необходимо экспериментальное подтверждение выска-ГЛАВА занного положения. Мы уже видели, что существует [c.40]

Электрон, как и всякая материальная частица, проявляет свойства и как частицы (корпускулы ), и как волны. Такая двойственность — общее свойство материи. Волновые свойства частиц зыражаются уравнением де Бройля [c.29]

Корпускулярные и волновые свойства частиц. В 1924 г. де Бройль предположил, что двойственная корпускулярноволновая природа свойственна не только фотонам, но и любым другим материальным телам. Он считал, что движение любой частицы можно рассматривать как волновой процесс. Аналогично свсту, для него должно быть справедливо соотношение X = h/mv, где т — масса частицы V — ее скорость. Эти волны для материальных частиц получили название волн де Бройля. Предположение де Бройля подтверждено на опыте. В 1927 г. Девиссон и Джермер в США, а в СССР П. С. Тартаковский наблюдали дифракцию электронов, используя в качестве дифракционной решетки кристалл или пластинку хлорида натрия. В настоящее время дифрак[ ия электронов и нейтронов является важным инструментом экспериментального исследования. [c.52]

Классическая теория постоянного или выпрямленного электрического тока в электролитах основана на предположении квазистационарных процессов. С одной стороны, квазистационарные процессы играют важную роль в познании прохождения электрического тока жидких веществ, обладающих свойствами е, ц и V. С другой стороны, быстропеременные во времени процессы, взаимосвязанные с электромагнитным излучением источника и взаимодействием с веществом на границе раздела фаз металл-электролит, зависящие от концентрации по времени, изменяющей электропроводность, зависящие от концентрации, плотности тока и поляризации , а также существование изменяющегося двойного электрического слоя на границе раздела двух фаз позволяют рассматривать электродную систему как бесконечно изменяющуюся в пространстве и времени под воздействием постоянно действующего возмущения. Рассматривая такую систему, отметим, что между электродами п электролитом происходит обмен энергии, имеет место переход материн иоп частицы с электрода в электролит и из электролита в электрод. Почи), ижу во всяком потоке электромагнитного излучения заключается не только определенная энергия, но и определенный импульс, всегда совпадающий с направлением излучения, то, следовательно, квант энергии заключает в себе определенный квант импульса, который и сообщает материальной частице толчок, совершая таким образом работу выхода материальной частицы. При переходе заряженной частицы с поверхности электрода в электролит происходит потеря (отражение) энергии, зависящая от диэлектрических и магнитных свойств среды, под влиянием которых существует та или иная контактная разность потенциалов электрод—электролит. С точки зрения волновой теории отражение происходит без изменения длины волны. Исходя же из квантовой теории длина волны может изменяться, если изменится размер кванта энергии. [c.60]

Следующий этап в становлении квантовой теории строения атома начался с теоретического обоснования французским ученым де Бройлем двойственной природы материальных частиц, в частности электрона. Распространив идею Эйнштейна о двойственной природе света на вещество, де Бройль постулировал (1924 г.), что поток электронов наряду с корпускулярным характером обладает и волновыми свойствами. Исходя 1i3 учения о корпускулярноволновой природе частиц вещества, австрийский физик Шрёдингер и ряд других ученых разработали теорию движения микрочастиц — волновую механику, которая привела к созданию современной квантово-механической модели атома. [c.77]

Поля распространяются в пространстве в виде волн — световых, звуковых, гравитационных и т. д. Французский ученый Луи де Бройль ввел представление о том, что каждой материальной частице (корпускуле, лат. orpus ula — тельце) соответствует своя волна. Так возникло ныне признанная всеми теория корпускулярно-волнового дуализма (лат. duo — два, dualis — двойной, двойственный). Например, электрон при определенных условиях обнаруживает волновые свойства. Это доказано экспериментально путем дифракции электронов. Созданы электронные микроскопы, позволяющие достигать увеличения во много сотен тысяч раз и дающие возможность изучать строенне мельчайших образований (например, вирусов) и даже молекул. [c.7]

Волновая механика. Классическая механика И. Ньютона, как известно, изучает законы движения макротел (греч. такгоз — большой, крупный). В этом случае всегда можно одновременно и точно определить как местонахождение тела в пространстве (т. е. его координаты), так и скорость его перемещения. Следовательно, имеется полная возможность установить и траекторию пути. Корпускулярно-волновой дуализм материальной системы имеется и в этом случае, но он выражен очень од1Юсторонне. Так, например, у частицы массой всего в 1 г, движущейся со скоростью 5 м/с, длина дебройлевской волны, согласно подсчету по формуле (1-1), составляет всего лишь X = =- 1,3-10 м. Такие пренебрежимо малые значения X характерны вообще для всех макротел, и их волновые свойства практически ничем себя не проявляют. Вот почему эти свойства не находят отражения ни в одном из уравнений классической механики. [c.32]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология